كيف تعتمد مقاومة الموصل على درجة الحرارة؟

المعادن

كيف تؤثر درجة الحرارة على المعادن؟ لمعرفة هذا الاعتماد ، تم إجراء تجربة: يتم توصيل بطارية ومقياس كهربائي وسلك وشعلة مع بعضها البعض باستخدام الأسلاك. ثم تحتاج إلى قياس التيار في الدائرة. بعد أخذ القراءات ، عليك إحضار الموقد إلى السلك وتسخينه. عندما يسخن السلك ، يُلاحظ أن المقاومة تزداد ، وتقل الموصلية المعدنية.

أين:

1. سلك معدني
2. البطارية
3. مقياس التيار الكهربائي

يشار إلى الاعتماد والتبرير بالصيغ:

من هذه الصيغ ، يتبع ذلك أن R للموصل يتحدد بالصيغة:

يتم تقديم مثال على اعتماد المقاومة المعدنية على درجة الحرارة في الفيديو:

من الضروري أيضًا الانتباه إلى خاصية مثل الموصلية الفائقة. إذا كانت الظروف البيئية طبيعية ، فعند تبريدها ، تقل الموصلات من مقاومتها. يوضح الرسم البياني أدناه كيف تعتمد درجة الحرارة ومقاومة الزئبق.

الموصلية الفائقة هي ظاهرة تحدث عندما تصل المادة إلى درجة حرارة حرجة (كلفن أقرب إلى الصفر) ، حيث تنخفض المقاومة بشكل حاد إلى الصفر.

غازات

تلعب الغازات دور عازل ولا يمكنها توصيل تيار كهربائي. ومن أجل تشكيلها ، هناك حاجة إلى شركات الشحن. تعمل الأيونات في دورها ، وهي تنشأ بسبب تأثير العوامل الخارجية.

يمكن اعتبار التبعية كمثال. بالنسبة للتجربة ، يتم استخدام نفس التصميم كما في التجربة السابقة ، ويتم استبدال الموصلات فقط بألواح معدنية. يجب أن تكون هناك مسافة صغيرة بينهما. يجب أن يشير مقياس التيار الكهربائي إلى نقص التيار. عند وضع الموقد بين اللوحات ، سيشير الجهاز إلى التيار الذي يمر عبر وسط الغاز.

فيما يلي رسم بياني لخاصية الجهد الحالي لتصريف الغاز ، حيث يُرى أن الزيادة في التأين في المرحلة الأولية تزداد ، ثم يبقى اعتماد التيار على الجهد دون تغيير (أي عندما يزيد الجهد ، يبقى التيار كما هو) وزيادة حادة في التيار ، مما يؤدي إلى انهيار الطبقة العازلة .

ضع في اعتبارك توصيل الغازات عمليًا. يتم استخدام مرور التيار الكهربائي في الغازات في مصابيح الفلورسنت والمصابيح. في هذه الحالة ، الكاثود والأنود ، يتم وضع قطبين في قارورة ، حيث يوجد غاز خامل. كيف تعتمد هذه الظاهرة على الغاز؟ عند تشغيل المصباح ، يتم تسخين خيوطين ، ويتم إنشاء انبعاث حراري.داخل اللمبة مغلفة بفوسفور ينبعث الضوء الذي نراه. كيف يعتمد الزئبق على الفوسفور؟ إن أبخرة الزئبق ، عند قصفها بالإلكترونات ، تشكل إشعاعًا بالأشعة تحت الحمراء ، والذي بدوره يطلق الضوء.

إذا تم تطبيق الجهد بين الكاثود والأنود ، يحدث توصيل الغاز.

السوائل

الموصلات الحالية في السائل هي الأنيونات والكاتيونات التي تتحرك بسبب مجال خارجي كهربائي. توفر الإلكترونات موصلية لا تذكر. ضع في اعتبارك اعتماد المقاومة على درجة حرارة السوائل.

أين:

1. بالكهرباء
2. البطارية
3. مقياس التيار الكهربائي

يتم وصف اعتماد تأثير الشوارد على التدفئة بواسطة الصيغة:

حيث a هو معامل درجة الحرارة السلبية.

يظهر كيف يعتمد R على التسخين (t) في الرسم البياني أدناه:

 

يجب مراعاة هذه العلاقة عند شحن البطاريات والبطاريات.

أشباه الموصلات

وكيف تعتمد المقاومة على التدفئة في أشباه الموصلات؟ أولاً ، لنتحدث عن الثرمستورات. هذه هي الأجهزة التي تغير مقاومتها الكهربائية تحت تأثير الحرارة. يحتوي أشباه الموصلات على معامل درجة حرارة المقاومة (TCS) بترتيب أعلى من المعادن. الموصلات الإيجابية والسلبية ، لها خصائص معينة.

حيث: 1 - هذا هو TCS أقل من الصفر ؛ 2 - TCS أكبر من الصفر.

لكي تبدأ الموصلات مثل الثرمستورات في العمل ، خذ أي نقطة على خاصية I-V كأساس:

• إذا كانت درجة حرارة العنصر أقل من الصفر ، فسيتم استخدام هذه الموصلات كمرحل ؛
• للتحكم في التيار المتغير ، وكذلك درجة الحرارة والجهد ، استخدم قسمًا خطيًا.

يتم استخدام الثرمستورات عند فحص وقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والذي يتم على ترددات فائقة. ونتيجة لذلك ، يتم استخدام هذه الموصلات في أنظمة مثل أجهزة إنذار الحريق والتحقق من الحرارة والتحكم في استخدام الوسائط السائلة والسوائل. يتم استخدام الثرمستورات التي يكون فيها TCS أقل من الصفر في أنظمة التبريد.

الآن عن المزدوجات الحرارية. كيف تؤثر ظاهرة سيبيك على المزدوجات الحرارية؟ الاعتماد هو أن هذه الموصلات تعمل على أساس هذه الظاهرة. عندما تزداد درجة حرارة الوصلة مع التسخين ، يظهر EMF عند تقاطع الدائرة المغلقة. وبالتالي ، يتجلى اعتمادهم ويتم تحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء. لفهم العملية بالكامل ، أوصيك بدراسة إرشاداتنا حولكيف تصنع مولد كهروحراري بنفسك.

يسمى هذا الجهاز المزدوجات الحرارية. يتم استخدام المزدوجات الحرارية كمصادر تيار منخفضة الطاقة ، وكذلك لقياس درجات حرارة جهاز الحوسبة الرقمية ، حيث يجب أن تكون الأبعاد صغيرة وقراءات دقيقة.

يتم وصف المزيد من التفاصيل حول أشباه الموصلات وتأثير التسخين على مقاومتها في الفيديو:

حسنًا ، آخر شيء أود التحدث عنه هو الثلاجات وسخانات أشباه الموصلات. توفر تقاطعات أشباه الموصلات فرقًا في درجة الحرارة يصل إلى ستين درجة في التصميم. بفضل هذا ، تم تصميم خزانة تبريد. تصل درجة حرارة التبريد في مثل هذه الغرفة - 16 درجة. أساس تشغيل العناصر هو استخدام المزدوجات الحرارية التي يمر من خلالها التيار الكهربائي.

لذلك درسنا اعتماد مقاومة الموصل على درجة الحرارة. نأمل أن تكون المعلومات المقدمة مفهومة ومفيدة لك!

بالتأكيد أنت لا تعرف:

• ما هي درجة حرارة اللون لمصابيح LED
• خسائر عازلة
• مقارنة خصائص أجهزة القياس المتعددة